В обозримой перспективе основные пути сообщения будут, как и встарь, прокладывать по земле. Совершенствуются средства передвижения – их скорость, грузоподъемность, комфорт и т.п. Пути сообщения для них нужны «более горизонтальные и прямые» – с малыми уклонами и большими радиусами поворота. Начинают появляться многокилометровые эстакады и огромные мосты, пересекающие долины. Но, в основном, дороги строят, изменяя рельеф, перемещая большие массы грунта.
Статья о том, как это можно делать в XXI веке.
1.Необходимость инновации процесса сооружения линейных объектов.
Процесс сооружения грунтовых насыпей различного назначения (автомобильные дороги, железные дороги, взлётно-посадочные полосы, объекты гидротехнического и энергетического назначения) сопровождается необходимостью перемещения миллионов тонн грунта. Трудоёмкость производственного процесса, производительность и стоимость строительства при этом определяются средствами транспорта и уровнем механизации работ.
Основным средством транспортировки грунта в строительных проектах на протяжении последних десятилетий остаётся автосамосвал. Очевидным достоинством автомобиля в процессе строительства являются его маневренность, предельная минимизация времени разгрузки и возможность немедленного повторного использования.
Чтобы справится с возрастающими объёмами перевозок, и обеспечить рост производительности труда, промышленность изготавливает автотранспорт всё большей грузоподъёмности. Эта тенденция сохраняется на протяжении последних десятилетий. Однако развитие тенденции сдерживается необходимостью усиления дорожного покрытия и тем, что применение грузового автотранспорта экономически эффективно на расстоянии 10-20 километров.
К значительному удорожанию сметной стоимости строительства приводит двухстадийная транспортная схема с перевалкой грунта с железнодорожного на автомобильный транспорт.
Использование строительного автотранспорта в условиях мегаполисов дезорганизует работу общественного транспорта, приводит к нарушениям строительного процесса во времени и к загазованности воздушного бассейна.
В европейских странах часты случаи, когда автотранспорту с грунтом запрещается выезд на автомобильные дороги общего пользования.
Современный этап развития цивилизации характеризуется необходимостью инновации процесса сооружения линейных объектов. Необходимы новые технологические решения, новые машины и механизмы, которые позволили бы отказаться от применения грузового автотранспорта.
2.Железнодорожный транспорт, в качестве первого приближения к решению задачи
Инновация сооружения линейных объектов может быть основана на использовании железнодорожного подвижного состава.
Привлекательность железнодорожного транспорта состоит в возможности единовременной доставки к месту укладки нескольких тысяч тонн грунта, что на два порядка превышает возможности автотранспорта.
Транспортное плечо железнодорожного транспорта позволяет перебрасывать тысячи тонн грунтов необходимой категории на расстояния, измеряемые сотнями километров.
Использование железнодорожного транспорта, в качестве единственного транспортного средства позволяет отказаться от двухстадийной транспортной схемы с промежуточным складированием грунта. Использование железнодорожного транспорта в качестве инновации строительного процесса решается челночным ходом путеукладочно - разборочного поезда, оснащённого комплектом звеньев монтажного рельсового пути при выгрузке грунта из одного (рис.1) или двух (рис.2) поездов [1].
Предлагаемые производственные операции не является новостью для путейцев.
Эти работы при капитальном ремонте пути выполняются двумя раздельными поездами.
Подобно опрокидывающемуся кузову автосамосвала, определившему этот вид транспорта в качестве основы реализации строительных проектов ХХ века, практически немедленная разгрузка тысяч тонн грунта из хоппер-дозаторов и думпкаров в процессе челночного движения путеукладочно – разборочного поезда определяет железнодорожный транспорт в качестве основы реализации проектов строительства железных дорог ХХI века.
3.Транспорт на комбинированном ходу, в качестве основы технологической инновации строительства линейных объектов.
Описание новой технологии показано применительно к использованию железнодорожных поездов для сооружения железнодорожного пути, однако реализована эта технология должна быть поездами на комбинированном ходу. Таким образом, предлагаемые технико-технологические решения приобретают универсальный характер.
Транспорт на комбинированном ходу, способный перемещаться по автомобильным и железным дорогам, не является новостью. В виде рефрижераторных поездов такой вид транспорта используется в США для доставки скоропортящейся продукции из южных в северные штаты. Движение поездов осуществляется со скоростью до 90 км/час.
Предложение о конструировании поездов на комбинированном ходу вызвало интерес у специалистов-гидростроителей применительно к сооружению изолированных от внешней среды искусственных водохранилищ, исключающих проблемы затопления и подтопления местности, прилегающей к гидростанциям [2].
Для освоения новых технологий необходимо конструирование двух видов транспорта, неизвестных на мировом рынке автомобилестроения: автопоезда для транспортировки грунта и автопоезда для укладки грунта.
Автопоезд для транспортировки грунта должен быть составлен из ёмкостей по типу хоппер-дозаторов или думпкаров.
Автопоезд для укладки грунта должен быть составлен из платформ, оснащённых
• пакетами звеньев монтажного рельсового пути,
• устройством для перемещения пакетов звеньев в портал крана и
• краном для монтажа рельсового пути звеньями перед заездом автопоезда с грунтом и демонтажа рельсового пути после выгрузки грунта из автопоезда.
Суть необходимой модернизации существующих транспортных средств состоит, главным образом, в их оснащении продольными транспортёрами для подачи грунта, доставленного автопоездом, в голову укладки.
Таким образом, в процесс снабжения стройки грунтами на смену хорошо изученному и отработанному технологическому оперированию автосамосвалами приходит неизученная проблема оперирования грузовыми поездами, успешное решение которой будет во многом зависеть от специалистов по организации движения поездов.
4.Технико-технологические возможности транспорта на комбинированном ходу.
Теоретическая проработка проблемы выявила технико-технологическое многообразие возможностей транспорта на комбинированном ходу.
Основное достоинство схемы, показанной на рисунках 1-2 - это возможность немедленной реализации. Нет необходимости в новых машинах и механизмах.
Подготовительный период продолжительностью не более двух месяцев необходим для изготовления конструкции монтажного рельсового пути.
Технологический процесс сооружения насыпной конструкции начинается с вырезки культурного или «слабого» грунта в основании будущей насыпи.
Описание процесса достаточно полно показано подрисуночными надписями на рис. 3 [3].
На рис. 4 показана схема, исключающая необходимость многократной укладки и разборки монтажного рельсового пути. Путеукладочно-разборочный поезд лишь однажды монтирует рельсовый путь в основании насыпи и разбирает его лишь после наращивания насыпи до проектных отметок.
Для сооружения насыпи предлагается изготовить уникальный механизм, составными элементами которого являются находящиеся в зацеплении монтажный рельсовый путь и самоходная путеподъёмная плита. Наращивание высоты насыпи осуществляется чередованием выгрузки грунта из поезда и прохода путеподъёмной плиты, способной вибрационно уплотнять слой грунта [4].
На рис. 5 показана схема сооружения насыпи с использованием механизма, работающего по принципу дорожного укладчика.
Дорожный укладчик получил распространение, как механизм для укладки защитных слоев насыпи таких, как бетон и асфальт. Параметры дорожных укладчиков, включая ёмкость приёмного бункера, определены исходя из условий взаимодействия с автосамосвалами.
Получено несколько технико-технологических решений для взаимодействия транспорта на комбинированном ходу с механизмом укладки грунта, сконструированным по принципу дорожного укладчика.
В данном случае показана возможность взаимодействия транспорта на комбинированном ходу и дорожного укладчика с применением монтажного рельсового звена, оснащённого транспортёром [3].
На рис.6 показана конструкция путеукладчика необходимая для сооружения грунтовой насыпи в процессе взаимодействия с грузовым поездом.
Известная конструкция путеукладчика используется для работы со звеньями проектной путевой решётки на стадии сооружения верхнего строения.
Для сооружения грунтовой насыпи необходима конструкция путеукладчика, которая объединила бы механизм укладки/разборки с предметом укладки/разборки.
Предметом укладки/разборки является монтажный рельсовый путь, максимально трансформированный применительно к взаимодействию с механизмом укладки/разборки.
Законченность инженерного решения показана сочленённой конструкцией путеукладчика и дорожного укладчика, которая способна в процессе демонтажа вспомогательного рельсового пути одновременно укладывать слой уплотненного грунта [5].
Литература
[1] Кунцевич Ф.Б. «Использование железнодорожного транспорта для сооружения железнодорожного пути», журнал «Наука и транспорт», 3/2012
[2] Кунцевич Ф.Б. «Второе дыхание гидроэнергетики», журнал «Гидротехника», 3/2012
[3] Kunzewitsch F. «Verfahren des linearen Bauens unter beengten Bedingungen», «Der Eisenbahningenieur» № 3/2004,
[4] Kunzewitsch F. «Verfahren und Vorrichtung für die Lagenschüttung mittels
Eisenbahntransport», «Der Eisenbahningenieur» № 9/2004
[5] Kunzewitsch F. «Der Gleisverleger für die Lagenschüttung mittels Eisenbahntransport» Журнал «Der Eisenbahningenieur» № 11/2004
